劉念
摘要:在分析調(diào)車員實(shí)時(shí)軌跡動(dòng)態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目標(biāo)、主要功能、總體結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上,以阜陽北編組站為例,研究了系統(tǒng)的技術(shù)特點(diǎn)及其實(shí)現(xiàn)過程。調(diào)車員實(shí)時(shí)軌跡動(dòng)態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用,可以實(shí)時(shí)掌握調(diào)車等重要崗位人員的實(shí)時(shí)位置及運(yùn)動(dòng)軌跡,為事故分析提供輔助依據(jù),對(duì)于作業(yè)過程盯控及防止事故的發(fā)生有著積極有效的作用。
關(guān)鍵詞:鐵路調(diào)車員;動(dòng)態(tài)監(jiān)控;研究與實(shí)現(xiàn)
1 問題的提出
全路各站發(fā)生的調(diào)車事故中,80%是因?yàn)檎{(diào)車員領(lǐng)車不到位及臆測(cè)行車發(fā)生的,運(yùn)用GPS定位技術(shù),將位置信息和在線地圖進(jìn)行有機(jī)結(jié)合,可以隨時(shí)隨地觀察到那些對(duì)安全生產(chǎn)負(fù)有重大責(zé)任人員動(dòng)態(tài)的位置信息,從他們運(yùn)動(dòng)軌跡可以判斷他們的工作是否到位,是否超出工作范圍,施工把關(guān)人員是否及時(shí)到位,是否在規(guī)定的位置把關(guān),發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)糾正,對(duì)避免事故的發(fā)生起到積極有效的作用。
開發(fā)“調(diào)車員實(shí)時(shí)軌跡動(dòng)態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)”,便于掌握調(diào)車人員的實(shí)時(shí)位置,可及時(shí)發(fā)現(xiàn)作業(yè)人員不在規(guī)定位置領(lǐng)車,臆測(cè)指揮、缺崗、串崗、擅離職守等問題,一旦發(fā)生事故,便于根據(jù)調(diào)車作業(yè)中每個(gè)人的位置、速度、時(shí)間、運(yùn)動(dòng)方向等信息分析事故原因,還原事故真相。
所以,監(jiān)督調(diào)車員在調(diào)車作業(yè)中的軌跡、位置對(duì)于防止調(diào)車事故的發(fā)生有著積極有效的作用。
2 系統(tǒng)目標(biāo)、功能及其結(jié)構(gòu)
2.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)目標(biāo)
“調(diào)車員實(shí)時(shí)軌跡動(dòng)態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)”主要用于車站調(diào)車作業(yè)中對(duì)于調(diào)車人員位置、速度、時(shí)間、運(yùn)動(dòng)方向等信息的記錄、監(jiān)控,也可以用于其他對(duì)于安全負(fù)有重大責(zé)任人員位置、速度、時(shí)間、運(yùn)動(dòng)方向等信息的記錄、監(jiān)控。
2.2 系統(tǒng)主要研究內(nèi)容及功能
“調(diào)車員實(shí)時(shí)軌跡動(dòng)態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)”從硬件上分為“GPS定位儀”、“ 數(shù)字式無線電信號(hào)傳輸”、“ GPS信號(hào)解碼、編碼器”、“ 數(shù)字式中繼臺(tái)”、“ TTL轉(zhuǎn)USB”、“互聯(lián)網(wǎng)上傳”、 “監(jiān)控查閱”等幾大部分。
(1)GPS定位儀內(nèi)置了GPS模塊和天線,GPS模塊采用美國Motorola公司的M12模塊,可以最大同時(shí)追蹤20顆GPS衛(wèi)星,使得在惡劣的天氣環(huán)境和高速運(yùn)動(dòng)中能夠有最佳的接收信號(hào)。天線采用18mmX18mm有源一體陶瓷天線,內(nèi)置LNA放大器,具有靈敏度高、定位快等優(yōu)點(diǎn)。
(2)接收系統(tǒng)采用美國Motorola公司的臺(tái)式無線電對(duì)講機(jī)一部,搭配室外天線接收,220伏交流電源供電。用于接收GPS定位系統(tǒng)通過對(duì)講機(jī)發(fā)送來的定位數(shù)據(jù)。
(3)接收到的GPS數(shù)據(jù)通過串口與單片機(jī)atmega128 進(jìn)行通信,由atmega128將數(shù)據(jù)解碼。
(4)atmega128單片機(jī)解碼后輸出的TTL格式信號(hào),由PL2203芯片將TTL格式信號(hào)轉(zhuǎn)換成電腦可以識(shí)別的USB信號(hào)供電腦顯示用。
(5)條件允許的情況下,將定位數(shù)據(jù)上傳給服務(wù)器。方便在其他地方實(shí)時(shí)監(jiān)控正在現(xiàn)場(chǎng)調(diào)車作業(yè)人員的位置及運(yùn)動(dòng)軌跡。
另外,軟件的開發(fā)分為GPS數(shù)據(jù)采集、加工、傳輸;利用間隙發(fā)送數(shù)據(jù);上下位機(jī)軟件這三部分。其中由于上位機(jī)軟件要牽扯到地圖等內(nèi)容,暫時(shí)就不單獨(dú)進(jìn)行開發(fā)。
3系統(tǒng)的技術(shù)關(guān)鍵和技術(shù)創(chuàng)新
3.1 系統(tǒng)技術(shù)關(guān)鍵
(1)GPS數(shù)據(jù)采集
GPS天線采用18mmX18mm有源一體陶瓷GPS天線,內(nèi)置LNA放大,定位快,單獨(dú)匹配,確保接收效果。GPS模塊采用美國Motorola公司的M12模塊,可以最大同時(shí)追蹤20顆GPS衛(wèi)星,使得在惡劣的天氣環(huán)境和高速運(yùn)動(dòng)中能夠有最佳的接收信號(hào)。
(2)定位數(shù)據(jù)的傳輸
GPS定位數(shù)據(jù)經(jīng)過單片機(jī)atmega128重新編碼處理以后通過調(diào)車用的ZTD-DS對(duì)講機(jī)的數(shù)字信道發(fā)送出去,接收端也采用同樣的ZTD-DS對(duì)講機(jī)接收數(shù)據(jù),接收后的數(shù)據(jù)再經(jīng)過單片機(jī)atmega128做解碼處理。
(3)軟件開發(fā)
軟件開發(fā)分為三部分:
①GPS數(shù)據(jù)采集、加工、傳輸部分
GPS模塊輸出衛(wèi)星定位數(shù)據(jù),由單片機(jī)atmega128通過串口與GPS模塊通信,將GPS定位數(shù)據(jù)暫存到單片機(jī)內(nèi)部的RAM中,同時(shí)單片機(jī)atmega128將GPS數(shù)據(jù)解碼,將需要的數(shù)據(jù)再添加上使用者所屬數(shù)據(jù)信息疊加后進(jìn)行編碼處理,編碼格式采用PACKET12,單片機(jī)通過另一串口與調(diào)車用的ZTD-DS對(duì)講機(jī)進(jìn)行通信,控制ZTD-DS對(duì)講機(jī)在空閑時(shí)傳遞GPS定位數(shù)據(jù)。
②下位機(jī)軟件
接收方同樣采用對(duì)講機(jī)接收,對(duì)講機(jī)將接收到的GPS數(shù)據(jù)通過串口與單片機(jī)atmega128進(jìn)行通信,由atmega128將數(shù)據(jù)解碼,輸出TTL格式信號(hào),由PL2203芯片將TTL格式信號(hào)轉(zhuǎn)換成USB信號(hào),通過USB接口輸入到阜陽北站安全生產(chǎn)指揮中心設(shè)立的服務(wù)器進(jìn)行電子地圖顯示。
③上位機(jī)軟件
上位機(jī)軟件主用用于地圖處理等,此次不開發(fā)鐵路專用地圖,而用百度公共地圖服務(wù)器。
(4)利用數(shù)字調(diào)車電臺(tái)間隙發(fā)送數(shù)據(jù)
為了保證不影響調(diào)車對(duì)講機(jī)的原有功能,必須利用調(diào)車對(duì)講機(jī)通信間隙來傳遞GPS定位數(shù)據(jù)。為此,系統(tǒng)需要實(shí)時(shí)檢測(cè)調(diào)車對(duì)講機(jī)的BUSY信號(hào)狀態(tài),以便判斷信道是否有其他人員在使用。
(5)設(shè)立無線電中繼臺(tái)
因?yàn)閷?duì)講機(jī)的通信距離最遠(yuǎn)只有3-5公里,為了保證調(diào)車機(jī)到阜南站貨場(chǎng)調(diào)車作業(yè)時(shí)(傳輸距離大于60公里),能夠?qū)?shù)據(jù)信號(hào)傳遞到阜陽北站安全生產(chǎn)指揮中心,需要設(shè)立無線電中繼臺(tái)一座,進(jìn)行數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)。
3.2 系統(tǒng)的技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)
(1)不需要占用網(wǎng)絡(luò)資源,利用ZTD-DS對(duì)講機(jī)的數(shù)據(jù)傳輸功能將 “GPS定位儀”采集到的經(jīng)度、維度、高度、速度、時(shí)間等信息經(jīng)過重新編碼處理后傳遞出去。
(2)“GPS衛(wèi)星定位儀”設(shè)計(jì)成可拆卸式,可以直接外掛在調(diào)車用ZTD-DS對(duì)講機(jī)的側(cè)面,將“GPS定位儀”和ZTD-DS對(duì)講機(jī)結(jié)合在一起。
(3)利用對(duì)講機(jī)的電源給“GPS定位儀”供電,同時(shí)不需要再給“GPS定位儀”單獨(dú)進(jìn)行充電,且“GPS定位儀”不需要設(shè)開關(guān)機(jī)鍵,只要調(diào)車員打開ZTD-DS對(duì)講機(jī),“GPS定位儀”就開始工作。
4 結(jié)束語
本系統(tǒng)運(yùn)用GPS定位技術(shù),將位置信息和在線地圖進(jìn)行有機(jī)結(jié)合,可以隨時(shí)隨地觀察到那些對(duì)安全生產(chǎn)有重大責(zé)任人員的動(dòng)態(tài)位置信息,從他們運(yùn)動(dòng)軌跡判斷其工作是否合規(guī),發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)糾正,對(duì)防止事故的發(fā)生起到積極有效的作用。
參考文獻(xiàn):
[1]鐵道部運(yùn)輸局. 關(guān)于加強(qiáng)編組站運(yùn)輸生產(chǎn)分析工作的通知, 運(yùn)調(diào)技術(shù)電[2007]1778號(hào), 2007.
[2]上海鐵路局運(yùn)輸處.關(guān)于加強(qiáng)編組站、主要區(qū)段站運(yùn)輸生產(chǎn)分析工作的通知, 運(yùn)車函[2007]36號(hào), 2007.
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作者單位:中國鐵路上海局集團(tuán)有限公司阜陽北站